電力機車輔助變流系統(tǒng)半實物仿真研究

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1、專業(yè)學位碩士學位論文電力機車輔助變流系統(tǒng)半實物仿真研究HardwareintheLoopSimulationResearchofElectricLocomotiveAuxiliaryInverterSystem作者姓名:賈靖工程領(lǐng)域:控制工程學號:41409192指導(dǎo)教師:莊嚴完成日期:2016年10月大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學專業(yè)學位碩士學位論文摘要微電子技術(shù)和大功率控制器的快速發(fā)展以及其在交流傳動電力機車上的廣泛應(yīng)用,對交流傳動控制技術(shù)提出了更高的要求,這里就需要將更

2、為有效的、實時的試驗手段引入到控制器研發(fā)過程中。在這樣的試驗需求下,硬件在回路仿真作為一種仿真測試手段被應(yīng)用到機車控制器研發(fā)過程中。硬件在回路仿真可以在實驗室環(huán)境下,提供包含模擬極限工況、故障注入等情況在內(nèi)的接近真實的運行控制環(huán)境,通過搭建相應(yīng)的控制器仿真系統(tǒng),對控制器實物進行測試,快速、便捷的達到預(yù)期的效果,節(jié)約了實際測試的成本。本文以HXD2型貨運電力機車輔助變流器系統(tǒng)為原型,利用dSPACE實時仿真器實現(xiàn)硬件在回路仿真,主要完成以下工作:1.以HXD2型貨運電力機車輔助變流系統(tǒng)中的降壓斬波器、三相逆變器、充電機三者為描

3、述對象,利用輸入與輸出之間的數(shù)學關(guān)系搭建數(shù)學模型,并分別與離線模型、實際控制器技術(shù)標準對比,在誤差范圍內(nèi)保證了數(shù)學模型的可靠性,為下一步數(shù)學模型離散化奠定了基礎(chǔ)。2.由于在實時仿真中需采用定步長的數(shù)值積分方法,因此就要求在FPGA建模過程中需采用數(shù)字離散化方法將連續(xù)的模型進行離散化處理。本文以前向歐拉的離散方法,將數(shù)學模型離散化處理,并利用dSPACE實時仿真器的工具箱搭建相應(yīng)的FPGA模型,下載到dSPACE實時仿真器中。3.以本文研究中使用到的實驗平臺為例,分別介紹了半實物仿真試驗臺的軟、硬件組成架構(gòu)。同時,將實時仿真測

4、試結(jié)果與現(xiàn)場采集的控制器性能指標對比,驗證了實時仿真系統(tǒng)具有一定的有效性和可信度,可以在在開發(fā)和測試階段模擬一定的實際工況,開展切實有效的實時閉環(huán)測試。關(guān)鍵詞:HXD2型電力機車;輔助變流器系統(tǒng);dSPACE;硬件在回路;實時仿真-I-電力機車輔助變流系統(tǒng)半實物仿真研究HardwareintheLoopSimulationResearchofElectricLocomotiveAuxiliaryInverterSystemAbstractMicroelectronicstechnologyandtherapiddevelop

5、mentofhighpowercontrolleranditswidelyusedinacdriveelectriclocomotive,putsforwardhigherrequirementsontheacdrivecontroltechnology,thereisneedtomoreefficientandreal-timeexperimentmethodisintroducedintothecontrollerintheprocessofresearchanddevelopment.Undersuchatestreq

6、uirements,thehardwareintheloopsimulationasameansofsimulationtestisappliedtothelocomotivecontrollerintheprocessofresearchanddevelopment.Thehardwareintheloopsimulationinthelaboratoryenvironment,provideincludingsimulationlimitcondition,faultinjection,andsoonandsoforth

7、,closetotherealoperationalcontroloftheenvironment,throughconstructingthecorrespondingcontrollersimulationsystem,thecontrollerphysicaltesting,fastandconvenienttoachievethedesiredeffect,savingthecostoftheactualtest.BasedonthefreighttypeHXD2electriclocomotiveauxiliary

8、invertersystemastheprototype,usingdSPACEreal-timesimulatorhardwareintheloopsimulation,mainlydothefollowing:1.InordertofreighttypeHXD2electricloco

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